電廠1000MW機組輔機故障減負荷控制優化策略探究

翟建森

摘 要：現階段我國火力發電廠使用主要的發電機組是600MW及1000MW級超臨界燃煤發電機組，為了保障機組的安全運行，這種大型的機組往往都具備輔機故障減負功能，文章主要就火電廠1000MW機組輔機故障減負荷控制優化策略進行簡單的分析討論。

關鍵詞：電廠；1000MW機組；輔機故障減負荷；控制優化策略

輔機故障減負荷（RUN BACK，RB）功能的主要作用是在機組的主要輔機發生跳閘、鍋爐最大出力小于給定功率等等故障時，控制系統迅速的降低機組負荷，確保其達到實際出力，保證超臨界燃煤發電機組的正常運行，發電機組的運行狀況直接關系到整個電網的穩定、安全運行，研究1000MW機組輔機故障減負荷控制優化策略對于提高電網的安全性、穩定性有著現實意義。

1 1000MW超臨界燃煤發電機組輔機故障減負荷控制概述

超臨界燃煤發電機組的負荷控制與燃料控制、給水控制等等息息相關，機組輔機故障減負荷控制的內容主要包括燃燒系統與給水控制、煤水比控制、主汽壓力控制、中間點溫度和過熱汽溫控制、汽輪機控制等等幾部分內容，下文從這幾個方面就機組輔機故障減負荷控制問題進行簡單的介紹。

1.1 燃燒控制

輔機故障減負荷實驗之后，整個發電機組處于低負荷運行狀態，在此期間為了防止鍋爐爐膛熄火需要采取一定的控制手段穩定鍋爐的燃燒過程。具體的控制過程中首先需要根據輔機故障減負荷實驗的目標負荷確定運行的磨煤機的臺數，必須要保證對沖或者相鄰磨煤機都正常運行，嚴禁隔層運行，前后墻對沖爐跳磨的時間間隔控制在5～10s左右，跳磨時應始終遵循由上至下、先跳后墻的原則，燃燒不穩定或者煤炭的質量較差時需要采取一定的助燃措施，比如投入等離子或者油槍。超臨界機組輔機故障減負荷實驗后的目標煤量會影響機組的功率、分離器出口溫度、水冷壁溫度、主汽溫度等等，為了避免調節過程中蒸汽過熱度及反調太高，降負荷速率應該與燃料的變化速率基本保持一致。此外，燃燒器的間隔時間、剩余的煤量、切除的順序、數量等等因素也會影響到爐膛的壓力，進而影響爐膛內煤炭的燃燒情況，因此，相關工作人員需要嚴格控制這些因素。

1.2 煤水比控制

直流鍋爐完成輔機故障減負荷實驗之后，需要調整燃料量及給水流量，燃料量應調整到與目標負荷對應，此時隨著燃料量的降低，機組的負荷會迅速的下降，汽輪機側的主汽壓力需要按照滑壓運行的方式進行調節，鍋爐中間點溫度及主汽溫度主要依靠調節煤水比進行控制。給水流量的校正過程中，由分離出口輸出過熱度信號作為鍋爐給水指令的前饋，輔機故障減負荷實驗時，為了緩減給水流量與鍋爐燃料量不匹配的問題，中間點溫度校正功能會閉鎖一段時間，待煤水比在合適范圍之后再次投入使用。此外，鍋爐內溫度過高或者過低都會引起一些事故，比如溫度過高管道爆炸、溫度過低蒸汽帶水，因此，中間點溫度控制回路之中往往設置有越限保護的功能，一旦溫度超過一定的范圍就會自動調節給水量。最后，不同工況下，減水的速率也需要合理設置。

1.3 主汽壓力控制

機組輔機故障減負發生后，一般需要采用滑壓運行的方式調節控制主汽的壓力，為了更好地實現快速降負荷及主汽壓力的目的，可以適當的開大汽輪機的調節閥。機組輔機故障減負之后，鍋爐的蒸汽量會迅速減小，為了盡可能減少運行工況變化對給水壓力及主汽溫度的影響，主汽壓力下降速率應盡可能保持在0.4～1.2MPa/min左右。此外，縮短負荷至主汽壓力設定值之間的慣性時間，能夠盡量減小主汽壓力偏差。

2 1000MW發電機組輔機故障減負荷控制策略

2.1 協調控制

火電機組發生RB后，機組的協調控制系統會自動的轉為汽機跟隨模式，單元主控指令切換為手動模式，時刻跟蹤此時機組運行的實際負荷，接收到RB信號之后，機組自動切換至滑壓方式進行運行，并結合此時的實際情況調節機組汽壓。在此過程中，爐主控會首先跟蹤鍋爐的實際燃料量，磨煤機跳閘之后會自動對輔機最大出力對應的燃料量進行跟蹤，確保整個RB過程中鍋爐內燃料始終能夠正常供應，避免鍋爐熄火。

2.2 燃料控制過程

RB信號觸發后，磨煤機跳磨時遵循由上至下、先跳后墻的原則，間隔時間為7s，運行的磨煤機數量控制在3臺，為了使負荷能夠快速的下降至輔機最大出力，可以連續的跳開磨煤機。為了保證一次風量與燃料量匹配，非一次風RB時，可以控制任意一臺磨煤機跳閘，此時，在前饋控制之下，一次風機的開度會減小，一次風量自然也會減小，從而保證了煤粉的輸送的效果。同時，RB信號會按照前墻下層——后墻下層——后墻中層——前墻中層的順序投入到1號油槍，此時應間隔5s左右之后在將其啟動。磨煤機連續跳閘嚴重影響鍋爐內煤炭的燃燒此時快速將2層油槍投入其中會起到穩定燃燒的作用。煤質校正會導致許多相關參數自動調節，且時間較長會影響到RB功能的實現，因此，一般在進行RB過程之中往往會暫時將煤質校正功能暫時切除，等到RB之后再自動恢復。

2.3 風量控制

發電機組的總風量指令應該根據爐主控指令并經氧量校正之后得出，RB期間，總風量指令會隨著燃料量的減少迅速降低，此時，鍋爐內氧量并不能準確的反映出機組工作狀況的變動情況，為了削弱氧量校正作用，應適當的增強PID控制器調節作用。此外，機組引風機跳閘會導致送風機聯跳，非送、引風機RB時，任意一臺磨煤機跳閘，前饋控制之下都會導致送風機開度減小。主要是因為機組工作狀況發生較大變化時，前饋控制作用下系統風量提前變化，在常規反饋調節之下，燃料量與風量更加匹配，可以有效地避免風量大幅度波動。

2.4 給水控制

機組的給水量可以通過“水跟煤”的方式進行控制，RB期間，隨著給煤量的變化，給水量也會迅速下降，為了更好的響應燃料的減少，RB信號會觸發30s脈沖信號此時機組中A、B側一、二級過熱減及再熱減溫調節閥溫會關閉。非給水RB時，給水泵最小流量調節閥會切換到手動狀態，給水量迅速下降，RB信號消失后一段時間，會產生10s脈沖信號，給水泵調節閥恢復正常。

3 結束語

綜上所述，1000MW單元機組減負荷控制優化后，負荷下降平穩，各參數也穩定正常，有效保證了整個過程中主汽壓力的穩定；燃料快速有效切除，保證了負荷比較快地下降至匹配輔機最大出力，油槍及時投入運行，有效保障了穩定燃燒，阻止了燃燒不穩定所導致的工況惡化；給水量和總風量也快速下降到目標值，保證了各參數在正常范圍內。通過文章對1000MW機組輔機故障減負荷的相關問題分析探討，希望能夠對火電廠相關技術人員在機組控制工作有所幫助。

參考文獻

[1]朱全利.鍋爐設備及系統[M].中國電力出版社，2006.

[2]畢貞福.火力發電廠熱工自動控制實用技術[M].中國電力出版社，2008.

[3]《電力系統調頻與自動發電控制》編委會，劉維烈主編.電力系統調頻與自動發電控制[M].中國電力出版社，2006.

[4]吳永存，朱介南.寧海電廠1000MW機組RB與FCB控制策略的設計和應用[J].電力建設，2011，32（1）：59-63.

[5]陳小強，尹峰，羅志浩.1000MW超臨界機組RUNBACK功能試驗及其分析[J].浙江電力，2008，27（1）：23-26.